[發明專利]利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法及系統

有效

• 申請號: 201910291477.2
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110077629B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 李衍存;盛麗艷;賈曉宇;秦珊珊;張弘;王建昭;張志平;蔡震波
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: B64G1/54
• 分類號: B64G1/54
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王衛軍

1.利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法，其特征在于，包括如下步驟：

設計螺線管線圈，選擇所述螺線管線圈的參數和布局；所述參數包括尺寸、線圈匝數和通電電流；

建立航天器三維空間模型；

給選擇的螺線管線圈通電使螺線管線圈產生磁場，根據螺線管線圈的參數確定螺線管線圈產生的磁場在所述航天器三維空間模型中的磁場模型；

在包含磁場模型的航天器三維空間模型中分別統計磁場作用前后航天器局部低能范圍的電子輻射環境在航天器被保護面產生的低能電子輻射的變化；若磁場作用后航天器表面低能電子輻射環境的變化滿足設計要求，則使用設計的螺線管線圈；若不滿足，則調整螺線管線圈的參數和布局，重新統計磁場作用前后航天器表面低能電子輻射環境的變化，直至航天器表面低能電子輻射環境的變化滿足設計要求；所述航天器被保護面為需要進行磁場屏蔽的航天器表面。

2.根據權利要求1所述的利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法，其特征在于，布局的方法為：將八個螺線管線圈分別布置在航天器兩塊艙板的四個角上；所述兩塊艙板互相平行，且均與航天器被保護面垂直；位于同一塊艙板上的螺線管線圈中的電流方向相同，位于不同艙板上的螺線管線圈中的電流方向相反。

3.根據權利要求2所述的利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法，其特征在于：所述螺線管線圈的安裝面與被保護面垂直，螺線管線圈的軸線方向與被保護面平行，并與安裝面垂直。

4.根據權利要求1～3任一項所述的利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法，其特征在于：所述螺線管線圈的匝數不小于100000，螺線管線圈中的電流不小于10A。

5.根據權利要求1～3任一項所述的利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法，其特征在于，統計航天器表面低能電子輻射環境的變化的方法為：統計航天器表面低能電子的注入通量，根據所述注入通量計算航天器表面單位面積的電流大小。

6.根據權利要求1～3任一項所述的利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法，其特征在于：所述局部低能范圍為服從麥克斯韋分布的空間范圍。

7.根據權利要求6所述的利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法，其特征在于：所述麥克斯韋分布的參數為N＝1.12cm^-3，T＝1.2×104eV。

8.根據權利要求1～3任一項所述的利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法，其特征在于：所述局部低能范圍的粒子發射通量特征為

f(θ)＝f_ocosθ，

其中，θ為粒子發射方向與發射面法線方向的夾角，f(θ)為θ方向單位立體角的粒子微分通量，單位為cm^-2·s^-1·sr^-1·eV^-1，f₀為粒子微分通量，單位為cm^-2·s^-1·eV^-1。

9.一種根據權利要求1所述的利用人工磁場屏蔽航天器局部低能電子環境的方法實現的系統，其特征在于，包括：

第一模塊，設計螺線管線圈，選擇所述螺線管線圈的參數和布局；所述參數包括尺寸、線圈匝數和通電電流；

第二模塊，建立航天器三維空間模型；

第三模塊，給選擇的螺線管線圈通電使螺線管線圈產生磁場，根據螺線管線圈的參數確定螺線管線圈產生的磁場在所述航天器三維空間模型中的磁場模型；

第四模塊，建立航天器局部低能范圍的電子輻射環境模型；

第五模塊，分別統計磁場作用前后航天器表面低能電子輻射環境的變化；若磁場作用后航天器表面低能電子輻射環境的變化滿足設計要求，則使用設計的螺線管線圈；若不滿足，則調整螺線管線圈的參數和布局，重新統計磁場作用前后航天器表面低能電子輻射環境的變化，直至航天器表面低能電子輻射環境的變化滿足設計要求。

10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，布局的方法為：將八個螺線管線圈分別布置在航天器兩塊艙板的四個角上，每塊艙板上的螺線管線圈中的電流方向相同，兩塊艙板上的螺線管線圈中的電流方向相反；

所述螺線管線圈的安裝面與被保護面垂直，螺線管線圈的軸線方向與被保護面平行，并與安裝面垂直；所述被保護面為需要進行磁場屏蔽的航天器表面；

所述螺線管線圈的匝數不小于100000，螺線管線圈中的電流不小于10A。